Принцип «горячего» луча
В основе лазерной резки лежит принцип фокусировки мощного лазерного луча для резки металлов, бумаги, дерева и акрила. Луч представляет собой концентрированный поток света, который, попадая на материал, разогревает его до точки плавления или испарения. Проще говоря, лазер – это своеобразный «световой скальпель», который режет с филигранной точностью. Лазерная оптика, управляемая числовым программным управлением (ЧПУ), может сверлить отверстия размером до 5 микрон (мкм).
Процесс происходит следующим образом: лазерный луч генерируется источником света высокой интенсивности внутри отражающей полости и проходит через оптическую систему, которая фокусирует его в очень маленькое пятно. В месте фокусировки луч создает высокую температуру, достаточную для разрушения материала. Головка лазера перемещается по заданной траектории, вырезая контуры нужной детали.
Основные виды лазеров
CO2-лазеры
Это один из самых распространенных типов лазеров для резки. Они излучают в инфракрасном диапазоне (длина волны 10.6 мкм) и хорошо подходят для резки и гравировки неметаллических материалов, таких как дерево, акрил, фанера, бумага, картон, текстиль и некоторые виды пластика.
Преимущества: Относительно недорогие, высокая мощность, хорошо подходят для неметаллов.
Недостатки: Менее эффективны при резке металлов, требуют сложной системы охлаждения и регулярного обслуживания.
Твердотельные лазеры. Nd:YAG-лазеры (Неодимовые лазеры)
Излучают в инфракрасном диапазоне (длина волны 1.064 мкм). Они хорошо подходят для резки металлов, включая сталь, алюминий, медь и латунь. Также используются для сварки и маркировки.
Преимущества: Хорошо режут металлы, имеют высокую мощность, более компактные, чем CO2-лазеры.
Недостатки: Менее эффективны при резке неметаллов, дороже CO2-лазеров.
Волоконные лазеры
Это разновидность твердотельных лазеров, где активная среда (например, иттербий) легирована в оптическом волокне. Они также излучают в инфракрасном диапазоне (длина волны обычно 1.07-1.08 мкм) и отличаются высокой эффективностью, компактностью и надежностью. Волоконные лазеры широко применяются для резки металлов, включая высокоотражающие материалы.
Преимущества: Высокая эффективность, компактность, надежность, отлично режут металлы, в том числе высокоотражающие.
Недостатки: Могут быть более дорогими, чем некоторые другие типы лазеров.
Дисковые лазеры
Еще один тип твердотельных лазеров, отличающийся конструкцией активной среды в виде тонкого диска. Они обладают высокой мощностью и применяются в основном для резки толстых металлических листов.
Преимущества: Высокая мощность, хорошая производительность при резке толстых металлов.
Недостатки: Более сложные и дорогие, чем другие типы твердотельных лазеров.
Полупроводниковые (диодные) лазеры
Эти лазеры используют полупроводниковые материалы для генерации лазерного излучения. Они компактны, энергоэффективны и имеют длительный срок службы. Обычно они применяются для гравировки и маркировки, а также для резки тонких материалов, таких как бумага, картон и некоторые виды пластика.
Преимущества: Компактность, энергоэффективность, длительный срок службы.
Недостатки: Мощность обычно ограничена, подходит для резки только тонких материалов.
Где лазер правит бал: от авиации до сувениров
Сферы применения лазерной резки настолько разнообразны, что их трудно перечислить. Вот лишь несколько ярких примеров:
• Промышленность: здесь лазерная резка – незаменимый инструмент. Изготовление деталей для автомобилей, самолетов, станков, приборов – всё это часто делается с использованием лазера. Например, в авиастроении с использование лазерной резки изготавливают компоненты двигателей, таких как лопатки турбин, сопла, где точность резки критически важна для обеспечения точной работы двигателей. В электронной промышленности лазерная резко широко востребована для раскроя печатных плат, создания отверстий и контуров, а также для производства миниатюрных деталей микросхем, датчиков и других устройств. Благодаря точности и скорости, лазерная резка значительно ускоряет производственные процессы и снижает издержки.
• Медицина: лазерные технологии используются в производстве медицинских инструментов и имплантов. В качестве имплантов выступают стенты – миниатюрные сетчатые трубки, которые имплантируют в сосуды для поддержания и просвета. Лазер позволяет вырезать эти конструкции из металлических сплавов (например, нержавеющая сталь, нитинол) с высокой точностью и минимальными дефектами. Также выполняет незаменимую роль в производстве костных имплантов для лучшей интеграции с костной тканью, это могут быть пластины, винты и штифты.
• Реклама и дизайн: лазерная резка позволяет создавать сложные и эффектные рекламные конструкции, вывески, элементы декора и сувенирную продукцию. Возможность резки по чертежам позволяет воплощать самые смелые дизайнерские идеи.
• Текстильная промышленность: лазерная резка нашла применение в изготовлении одежды и текстильных изделий, позволяя создавать выкройки сложных форм, наносить узоры и перфорацию на ткань.
Материалы на «столе» у лазера
Универсальность лазерной резки проявляется и в разнообразии обрабатываемых материалов:
• Металлы — сталь, нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь.
• Дерево — фанера, МДФ, древесина различных пород.
• Пластиками — акрил, поликарбонат, полистирол.
• Тканями — кожа, джинса, фетр, текстиль различных видов.
• Стекла и керамика — специальные виды стекла и керамики, которые подходят для лазерной обработки.
Преимущества, которые говорят сами за себя
Популярность лазерной резки объясняется целым рядом преимуществ:
• Высокая точность: лазер позволяет создавать детали со сложной геометрией и минимальными допусками.
• Скорость: процесс резки происходит быстро, что значительно сокращает время производства.
• Отсутствие механического воздействия: лазер не оказывает физического давления на материал, что исключает его деформацию.
• Экономичность: за счет высокой скорости и точности, снижаются затраты на производство и расход материалов.
• Универсальность: возможность работы с широким спектром материалов.
• Возможность автоматизации: Процесс резки легко автоматизировать, что повышает производительность и стабильность качества.
Лазерная резка – это не просто технология, это прорыв в производственных процессах, открывающий новые горизонты для творчества и инноваций. Благодаря своим преимуществам лазерная резка продолжает расширять свое влияние, становясь незаменимым инструментом в самых разных областях нашей жизни. И можно с уверенностью сказать, что в будущем лазерные технологии будут играть всё большую роль в нашем мире.
